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一、近代物理学对物质的认知
物质由原子构成 , 原子由质子、中子和电子构成 , 质子和中子由更小的粒子夸克构成 。 这是物理常识 。
1899年 , 汤姆逊在做光电效应实验与热离子发射实验时 , 才确认发现了第一种基本粒子——电子 。
1909年 , 卢瑟福做α粒子散射实验时 , 发现大部分粒子都穿过了金箔 , 只有极少数粒子出现了偏离和回弹 , 根据这个散射情况 , 卢瑟福估计原子中有一个极小但是质量极大的核 , 它占据了几乎所有原子的质量 , 但尺寸却很小 。 这是原子核的发现 。
1919年 , 卢瑟福用α粒子与氮气碰撞 , 发现了氢原子核 , 因而发现了质子 。
卢瑟福在发现质子后提出了中子可能存在 , 他的学生查德维克以α粒子轰击硼-10原子核得到氮-13原子核和一种新射线 , 他认为这种新辐射是一种质量近似于质子的中性粒子 。 这种中性粒子被称为中子 。
中子和质子依然可以再分 , 后来确定了粒子物理标准模型 , 最近发现的粒子是希格斯玻色子 , 于2012年发现 。
粒子物理学中的标准模型认为 , 物质是由62种基本粒子(引力子未被证实)构成的 。 这62种粒子分为两种:费米子和玻色子 。 费米子又分为夸克和轻子两大类 , 电子和中微子都属于轻子 , 它们是构成物质的基本粒子 。 玻色子也分为两类 , 一类是规范玻色子 , 负责传递相互作用;另一类是标量玻色子(希格斯玻色子) , 通过希格斯机制赋予粒子质量 。
原子核内有质子、中子 , 加上电子 , 构成原子 。
氢是最基础的物质 , 随着夸克数量叠加 , 构成了所有的元素 , 再组合成纷繁的物质 。
二、现代物理学的发展史 , 也是一个不断增加定律和条框的约束史
伽利略用望远镜观天 , 建立了自由落体定律和惯性定律 , 并进行了关于运动的实验 。
牛顿发表的《自然哲学的数学原理》 , 提出了三大运动定律和万有引力定律 , 建立了经典力学体 。 由空间、时间和粒子构成了对宇宙的认知 。
法拉第和麦克斯韦 , 划出了电磁场的概念 , 表明宇宙由空间中的粒子和场组成 。
爱因斯坦创立了狭义相对论和广义相对论 , 建立了新的时空观 , 提出著名的质能关系式(E=mc) 。 宇宙由时空引力场 , 电磁力场和粒子构成 , 空间和时间合并到一起 。
原子、质子、中子、电子、夸克的命名 , 元素的定义 , 引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力的划分 , 暗物质、暗能量的研究 , 物理学与生命科学的交叉 , 量子力学的发展 。
中微子、黑洞、弦论 , 五维、十维空间等等 , 但随着研究的深入 , 在科学的框框内 , 科学家却感到越来越困惑 , 研究成果越来越接近科学之外的神学 。
三、粒子物理的疑问和困惑
1、1909年 , 卢瑟福做α粒子散射实验时 , 发现大部分粒子都穿过了金箔 , 只有极少数粒子出现了偏离和回弹 , 估计原子中有一个极小但是质量极大的核 , 发现了原子核 。
【睁开第三只眼看世界之二:粒子物理的困惑】一百多年过去了 , 也有许多人提出疑问 , 极少数粒子出现了偏离和回弹 , 就一定是实体的核的反作用吗 , 如果原子中心不是实体核 , 而是某种机制存在 , 发生了反弹 , 产生了这个效果呢 。
2、标准模型是不是完全正确 。 如果物质本源是单一的 , 在单一的基础上 , 不断叠加组成了复合物质 , 进而构成了宇宙万物 。 那么 , 目前的物质分类 , 就如同我们捧起了一把沙子 , 大小形状不一的沙子有不同的作用 , 但都是沙子 , 有必要把它分成62种吗?
3、随着更深入的探索 , 物质再分下去是什么?原子的中心—原子核 , 质子、中子、电子及夸克 , 是人为进行划分的 , 能不能再分 , 由什么构成?
4、原子为什么是电中性的 , 正电荷与负电荷从哪里来 , 为什么会这样?
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